刀輪及其製造方法
2023-05-18 20:57:56
刀輪及其製造方法
【專利摘要】本發明是有關於一種刃前端角度與現有習知同樣地維持鈍角、且可插入於寬度狹窄的刻劃路徑並進行加工刻劃線的刀輪及其製造方法。其解決手段為：在以可放電加工的硬質材料形成、且藉由研削加工而於外周面形成具有鈍角的刃前端角度的刃前端(2)的刀輪(1A)中，於刃前端(2)的稜線附近，以餘留有鈍角的刃前端(2)的前端部分的狀態藉由放電加工切除刃前端的左右斜面(2a、2b)的一部分而形成窪部(3)。
【專利說明】
刀輪及其製造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種使用於對陶瓷基板或玻璃基板等脆性材料基板進行加工、分斷刻劃線(切槽)時的刀輪(亦稱為刻劃輪)及其製造方法。
【背景技術】
[0002]在對氧化鋁(alumina)、HTCC, LTCC等陶瓷基板或玻璃基板等脆性材料基板進行分斷加工中，一般已知有例如揭示於專利文獻I的方法，該方法是使用刀輪於基板表面形成刻劃線，之後沿刻劃線從背面側施加外力使基板撓曲，藉此將基板分斷成每個單位。
[0003]關於成為加工對象的基板，存在有各種的基板，且其中亦有必須在基板表面存在凹凸狀態下進行分斷者。對於如此的基板，除了於基板本身形成有凹凸之外，例如亦有如於圖8的立體圖、及圖9的一部分放大剖面圖所示般，於基板上固著有突起物。
[0004]例如在LED用的陶瓷積層母基板W中，於低溫燒成陶瓷(LTCC)或氧化鋁陶瓷(Al2O3)基板11上，安裝有LED等元件D，於該些元件D周圍形成有呈一體地形成有薄片面12與突起部13的矽樹脂制的被覆層14，藉此將元件D (LED本體)密封。在現有習知的基板中，相互鄰接的突起部13間的間隔LI，約為0.12mm，被覆層14的厚度(高度)H約為
0.03mmo
[0005]用於在鄰接的突起部13間加工刻劃線S的刀輪，一般而言，是使用耐磨耗性或研削性等工具特性優異的材料即超硬合金或燒結鑽石(PCD)制的刀輪。然而，由於被以壓接狀態反覆使用，因此刃前端的使用環境惡劣。因此，若將刀輪前端的刃前端角度過於設成非常銳角，則容易產生刀刃鈍化等使刀刃的使用壽命變短。此外，若將刃前端角度過於設成銳角則在壓接時施加於基板的垂直方向的負載成分變大，使負載控制變困難。尤其是，由於所使用的刀輪的直徑約Imm?7_、非常地小，因此容易使負載控制變困難。因此，通常被期望是具有鈍角的刃前端角度的刀輪。
[0006]故至此為止，為了使用上述具有鈍角的刃前端的刀輪，於母基板W的突起部13、13間進行加工刻劃線S，而將母基板W的被覆層14的圖案中的突起部13、13間的間隔LI，設計成相對於突起部13的高度H約3倍以上。亦即，以利用具有鈍角的刃前端的刀輪進行刻劃為可行的方式，設計間隔LI或高度H的數值，此外，使用了在如此般的間隔LI或高度H中所容許的刃前端角度的刀輪。
[0007]例如，如圖9所示，即使是使用刃前端角度α (例如105度)的刀輪K，亦能夠在刃前端斜面與突起部13的上端緣部之間留有間隙C，使得能夠在刀刃不接觸傷及突起部13的情況下進行加工刻劃線S。
[0008]專利文獻1:日本特許第3787489號。
【發明內容】
[0009]近年來，由增加從母基板分別切出的單位基板的個數而抑制製品成本的觀點來看，所切出的單位基板的面積，有逐漸小型化的傾向。例如，在製造LED的情形，單位基板的平面尺寸被要求從現狀的2.0mmX 1.6mm縮小至1.0mmX0.8mm?進一步地，不僅單位基板的面積，關於用於形成刻劃線S的區域即刻劃路徑的寬度、亦即突起部13、13間的間隔LI，為了小型化、量產化而亦被要求變小。具體而言，間隔LI在目前的0.12mm是較寬的，有必要縮小至0.06mm以下。
[0010]然而，若使間隔LI縮小至0.06mm，將使得如圖10所示般在現有習知(參照圖9)般的具有鈍角的刃前端角度α的刀輪K中，刃前端的斜面(位於刃前端稜線兩側的斜面)與突起部13的上端緣部接觸而傷及突起部13，因此不能使用。因此，為了避免接觸，必需將在圖10中以假想線(兩點鏈線)所示般的刃前端角度α 』設成90度以下的銳角。然而，在使用銳角的刃前端的情形，如上述般容易產生刀刃鈍化等而使使用壽命變短。此外，若刃前端進一步成為銳角，則於刀輪的素材所使用的碳化鎢或鑽石等的硬質粒子容易脫落，明顯使刃前端的強度降低，研磨加工亦變困難。進一步地，產生如刻劃時負載控制變困難般的各種課題。
[0011]因此，本發明的目的在於提供一種即使是刃前端角度與現有習知相同般維持鈍角、且相鄰接的突起部間的刻劃路徑寬度狹窄(具體而言是0.06mm以下)，亦能夠在刃前端不接觸(突起部)的情況下進行刻劃加工的刀輪及其製造方法。
[0012]為了解決上述課題，在本發明中提出了如以下般的技術性手段。亦即，本發明的刀輪，是以可放電加工的硬質材料形成，且藉由左右斜面形成的刃前端稜線的刃前端角度為鈍角，其成為如下的構成:使刃前端稜線附近的前端部分成為鈍角的刃前端並餘留，並且藉由放電加工切除連續於該前端部分的左右斜面的一部分，於該左右斜面形成有陷入的窪部。
[0013]此外，本發明的刀輪的製造方法，該刀輪是藉由左右斜面形成刃前端稜線，其以如下方式進行:在由可放電加工的硬質材料所構成的圓盤狀盤體的外周面，藉由研削加工而加工刃前端稜線的刃前端角度成為鈍角的左右斜面，接著，將刃前端稜線附近的前端部分設成為鈍角的刃前端並餘留，並且藉由放電加工切除連續於該前端部分的左右斜面的一部分，於該左右斜面形成陷入的窪部。
[0014]此處，刀輪的刃前端角度較佳為90度?150度。藉此，能夠根據被刻劃的基板的突起部間的間隔及高度，而選擇窪部的形狀或尺寸，且成為不與基板接觸。此外，作為可放電加工的硬質材料，亦可使用超硬合金或燒結鑽石、具有導電性的單結晶鑽石或多結晶鑽石。此外，亦可沿刃前端稜線形成連續的凹凸。
[0015]藉由上述技術方案，本發明至少具有下列優點及有益效果:根據本發明，由於切除連續於鈍角的前端部分的左右斜面的一部分並形成陷入的窪部，因此能夠使刀輪的刃前端的前端部分中的左右寬僅以切除的量設為狹窄，即使相鄰接的突起部間的刻劃路徑寬度狹窄，亦能夠在不接觸突起緣部的情況下進行刻劃。此外，刀輪的窪部的加工，能夠僅以對現有習知製品(藉由研削加工)即被儲存的具有鈍角的刃前端角度(未形成有窪部)的一般刀輪，藉由放電加工使電極(導線(wire)或治具電極)按壓於刃前端斜面的追加加工而製造，因此即使是微細的部分的加工亦能夠容易且精確地進行製造。此外，藉由放電加工而切除的窪部，並非在刻劃時與應加工的基板接觸並刻劃的部分，因此能夠不必進行研磨精加工等後處理，維持該狀態作為製品而使用。而且，由於刃前端的前端部分餘留有原本的刀輪的鈍角的刃前端稜線，因此能夠對刻劃以與現有習知相同般維持必要的刃前端強度，能夠在不產生刀刃鈍化的情況下長期地使用。進一步地，具有能夠以與現有習知同等容易度進行負載控制的效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1(a)?圖1(c)表示本發明的刀輪的主視圖。
[0017]圖2(a)?圖2(d)是對刀輪的刃前端以線切割放電加工施作窪部時的圖。
[0018]圖3是刀輪的刃前端部分的放大剖面圖。
[0019]圖4表示刀輪使用狀態的放大圖。
[0020]圖5(a)、圖5(b)是對刀輪以形雕放電加工施作窪部時的圖。
[0021]圖6 (a)、圖6(b)表不與圖5(a)和圖5(b)同樣的形雕放電加工方法的其它例的圖。
[0022]圖7(a)?圖7(c)表示窪部的加工形狀的變形例的主視圖。
[0023]圖8表示成為加工對象的母基板的一例的立體圖。
[0024]圖9是圖8的一部分的放大剖面圖。
[0025]圖10表示將母基板的突起部設定成寬度狹窄情形的假想例的剖面圖。
[0026]【主要元件符號說明】
[0027]L1:母基板突起部的間隔
[0028]L2:刀輪前端部分的左右寬度
[0029]S:刻劃線
[0030]α:刃前端角度
[0031]h:窪部的高度
[0032]1:刀輪
[0033]1A、1A』:窪部加工前的刀輪
[0034]2:刃前端
[0035]2a、2b:刃前端的左右斜面
[0036]3:掛部
【具體實施方式】
[0037]在以下，針對本發明的刀輪及其製造方法依據圖式詳細地進行說明。此處，以對在基板表面具有突起部的母基板的刻劃為最佳的刀輪為例進行說明。
[0038]圖1(a)表示本發明的刀輪I的主視圖，該刀輪I以具有導電性、可放電加工的硬質材料(例如金屬)製作。具體而言，例如以超硬合金或燒結鑽石、具有導電性的單結晶鑽石或多結晶鑽石製作。在對鑽石賦予導電性中，已知有在合成時摻雜硼等不純物的方法等。在多結晶鑽石，包含藉由化學氣相成長法合成的鑽石、或不使用結合材而使微細的鑽石粒子燒結合成的鑽石。另外，燒結鑽石一般而言雖藉由包含作為黏合劑的鈷等而具有導電性，但為了能夠進行更精密的放電加工，亦可採用使用有使不純物混入而賦予導電性的鑽石粒子的燒結鑽石。
[0039]該刀輪1，是利用在圓盤狀盤體的外周面具有以鈍角、例如105度的角度形成刃前端稜線的刃前端角度的刃前端2的如圖1(b)所示的刀輪IA而製造。亦即，餘留具有鈍角的刃前端角度的刃前端稜線附近的前端部分，並且將連續於前端部分的刃前端2的左右斜面2a、2b的一部分藉由放電加工切除，於斜面2a、2b形成圖1(a)所示的窪部3。
[0040]加工窪部3之前的圖1(b)所示的刀輪1A，是以滑順且平坦的稜線形成刃前端的前端的一般基板刻劃用的刀輪、亦即於刃前端稜線部不具有缺口(凹凸部)的一般的刀輪(normal cutter wheel)，藉由研削加工製作刃前端2,且將刃前端表面研磨精加工而成。另夕卜，以直徑約1.0mm?7.0_、較佳為1.0mm?3.0_、厚度約0.4mm?1.1mm的小尺寸形成。該些是在維持該狀態下使用作為刀輪，並作為在庫品而儲存。
[0041]另外，作為加工窪部3前的刀輪，亦可使用如圖1(c)所示的沿刃前端稜線設置有連續的小的凹凸(缺口)8的刀輪(具有溝槽的刀輪)1A』。對於該具有溝槽的刀輪1A』，存在有三星鑽石股份有限公司制的Penett (註冊商標)刀輪、AP1 (註冊商標)刀輪。本發明的刀輪，可藉由對該些在圖1(b)、(c)所示的刀輪1A、1A』進一步進行追加加工而形成。
[0042]接著，於圖2 (a)?圖2 (d)所示的一例，為於刀輪I的刃前端2的斜面2a、2b，以線切割放電加工進行加工窪部3的方法。
[0043]在該方法中，如圖2(a)、圖2(b)所示，於刀輪IA(或1A』)的軸孔4嵌入旋轉軸(未圖示)，一邊使刀輪IA旋轉一邊使線電極5於刃前端2 —側的斜面2a移行，而切除斜面2a的一部分。
[0044]接著，如圖2(c)所示，使線電極5於刃前端2另一側的斜面2b移行，而切除斜面2b的一部分。藉此，如圖2(d)所示，製作連續於刃前端2的前端部分的左右斜面2a、2b的一部分陷入、形成有使刃前端的前端部分的寬度變狹窄的窪部3、3的刀輪I。
[0045]以如此方式形成的窪部3，如圖3、4的放大圖所示，使維持鈍角的刃前端角度並餘留的刀輪I的刃前端的前端部分的左右的寬度L2，相對於在加工對象基板上的相鄰接的突起部13、13間所預定的刻劃路徑的寬度LI為較小，以刀輪I與突起部13不相互接觸的方式選擇窪部3的缺口形狀或缺口尺寸。
[0046]例如，在突起部13的間隔LI為0.06mm、高度H為0.03mm的基板的情形，將刀輪I的鈍角的前端部分的寬度L2設成0.04mm，將從刃前端稜線起0.03mm位置的高度h設成
0.05mm。另外，對應突起部13的間隔LI的寬度，刀輪I的前端部分的寬度L2可在0.0Imm?
0.05mm的範圍進行選擇，此外，對應突起部13的高度H，前端部分的高度h可在0.005mm?
0.06mm的範圍進行選擇。此外,較佳為以寬度LI與L2之差為0.02mm以上的方式進行選擇。
[0047]藉此，如圖4所示，在使刀輪I的刃前端2定位於加工對象基板的突起部13、13間的刻劃路徑的寬度LI內並進行加工刻劃線S時，能夠在與突起部13之間保持充分的間隙C的狀態下進行刻劃。
[0048]另外，在圖4中，雖加工對象基板的刻劃路徑亦以樹脂層被覆，但亦可於刻劃路徑部分露出基板。
[0049]圖5(a)、圖5(b)，表示利用形雕放電加工進行的刀輪的加工方法。
[0050]在該方法中，使具有應切除部分的反轉形狀的一對治具電極6a、6b，對以旋轉軸支撐並進行旋轉的刀輪IA的刃前端斜面2a、2b分別從相反側交互地、或同時地按壓，藉此進行加工窪部3。
[0051]此外，圖6(a)、圖6(b)表示利用形雕放電加工進行的刀輪的其它加工方法的一例。
[0052]在該方法中，使具備具有應切除部分的反轉形狀的母模具(母模)7a的治具電極7，對進行旋轉的刀輪IA的刃前端斜面2a、2b按壓，藉此進行加工窪部3。
[0053]上述的線切割放電加工及形雕放電加工，均為將刀輪IA浸於作為放電誘導體的水或油等液體而進行。
[0054]在上述實施例中，雖以正圓的圓弧形成窪部3的形狀，但亦可如圖7 (a)、圖7 (b)所示，以使與鈍角的刃前端2的前端部鄰接的斜面上位側較深，越往斜面的下方而逐漸變淺的方式形成。另外，在圖7(a)中表示較淺地形成窪部3的凹度、在圖7(b)中表示較深地形成之例。此外，尤其是由於在小徑的刀輪中刃前端2的斜面的寬度變狹窄，因此在如此情形中，如圖7(c)所示，亦可窪部3與刀輪I的側面9完全連續。
[0055]加工後的刀輪1，刃前端2的前端部分的左右寬度能夠僅以藉由窪部3所被切除的量而設成較狹窄，如圖4所示般相鄰接的突起部13、13間的刻劃路徑的寬度LI即使較狹窄，亦能夠在不與突起緣部接觸的情況下進行刻劃。此外，能夠僅以對具有鈍角的刃前端角度的刀輪IA藉由放電加工使成為電極的導線或治具電極按壓於刃前端斜面的作業，進行窪部3的加工，因此即使是微細的部分的加工，亦能夠容易且精確地進行製作。
[0056]此外，藉由放電加工而經切除的部分，並非於刻劃時直接接觸基板的部分，因此並不一定要進行研磨精加工等的後處理，而可在維持該狀態下作為製品使用。
[0057]進一步地，刃前端的前端部，由於餘留有原本的刀輪IA的鈍角即刃前端角度的刃前端稜線，因此能夠與現有習知相同般維持對刻劃為必要的刃前端強度，且刀刃鈍化等難以產生而能夠長期地使用。
[0058]以上，雖已針對本發明的代表性的實施例進行了說明，但本發明並不一定要特定於上述的實施形態。例如，在上述實施例中，作為刀輪的素材即可放電加工的材料，雖表示有使用了使鑽石粒子以鈷等黏合劑及高溫高壓而燒結成的燒結鑽石的例子，但亦可取代此而使用金屬材料即超硬合金。此外，可採用使用有藉由不純物的添加而賦予導電性的鑽石粒子的燒結鑽石、或藉由不純物的添加而賦予導電性的單結晶鑽石或多結晶鑽石等。此外，在上述實施例中，雖將刃前端角度α設成105度，但可在90度?150度的範圍內實施。在其它的本發明中，在達成其目的、不脫離請求的範圍的範圍內可適當地進行修正、變更。
[0059]本發明可應用於對在陶瓷基板或玻璃基板等脆性材料基板、尤其是基板表面形成有突起部的母基板進行加工、分斷刻劃線時所使用的刀輪。
【權利要求】
1.一種刀輪，是以可放電加工的硬質材料形成，且藉由左右斜面形成的刃前端稜線的刃前端角度為鈍角，其特徵在於: 使該刃前端稜線附近的前端部分成為鈍角的刃前端並餘留，並且藉由放電加工切除連續於該前端部分的左右斜面的一部分，於該左右斜面形成有陷入的窪部。
2.如權利要求1所述的刀輪，其特徵在於該刃前端角度為90度?150度。
3.如權利要求1或2所述的刀輪，其特徵在於該硬質材料，是超硬合金或燒結鑽石、具有導電性的單結晶鑽石或多結晶鑽石。
4.如權利要求1或2所述的刀輪，其特徵在於沿該刃前端稜線形成連續的凹凸。
5.如權利要求3所述的刀輪，其特徵在於沿該刃前端稜線形成連續的凹凸。
6.一種刀輪的製造方法，該刀輪是藉由左右斜面形成刃前端稜線，其特徵在於: 在由可放電加工的硬質材料所構成的圓盤狀盤體的外周面，藉由研削加工而加工刃前端稜線的刃前端角度成為鈍角的左右斜面； 接著，將該刃前端稜線附近的前端部分設成為鈍角的刃前端並餘留，並且藉由放電加工切除連續於該前端部分的左右斜面的一部分，於該左右斜面形成陷入的窪部。
7.如權利要求6所述的刀輪的製造方法，其特徵在於該刃前端角度為90度?150度。
【文檔編號】B28D1/24GK104175406SQ201410178604
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年4月29日 優先權日:2013年5月24日
【發明者】林弘義, 武田真和, 飯田純平 申請人:三星鑽石工業股份有限公司